绝缘液带电清洗二次设备表面污秽技术的研究及应用

绝缘液带电清洗二次设备表面污秽技术的研究及应用
龚先鹤;王臻;易永利;周杰
【摘要】针对变电站内二次设备清扫难的问题,对BU-666绝缘液带电清洗二次设备表面污秽技术的效果进行了试验研究,通过偏光显微镜下的微观角度记录各个设
备的清洗结果,分别测量它们的表面电阻,并绘制相应的清洗效果数值图和效率数值图,发现装置板件和继电器清洗效果最好.结合清洗实时漏电流数据,计算清洗过程中二次回路各个设备的对地绝缘电阻.试验及现场应用结果表明:BU-666绝缘液带电
清洗二次设备污秽技术效果显著,带电清洗过程不影响二次设备的正常运行.
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2017(036)002
【总页数】5页(P5-9)
【关键词】绝缘液;漏电流;二次回路;带电清洗
【作者】龚先鹤;王臻;易永利;周杰
【作者单位】国网浙江省电力公司温州供电公司,浙江温州 325000;国网浙江省电力公司温州供电公司,浙江温州 325000;国网浙江省电力公司温州供电公司,浙江
温州 325000;国网浙江省电力公司温州供电公司,浙江温州 325000
【正文语种】中文
【中图分类】TM506
变电站内的各类二次设备，如继电器、端子箱、直流屏、保护屏、控制屏、测控屏、公用设备屏等由于自身工作特性及大气环境影响，不可避免地吸附了空气中的灰尘、
油污、酸碱气体、盐分、金属尘埃、各种机械杂质等污染物质，在板件、接线端子等表面形成二次污染物。

这些堆积的污染物质严重影响了各类二次装置的正常散热，不断累积的高温损耗直接导致电阻、电容等器件的参数变化，造成控制、测量信号丢失或失真，保护逻辑错误等故障[1]。

除此之外，如果在潮湿的条件下，这些含
有盐、酸、碱性物质的污染物变成电解质使端子、器件的导电性增强，绝缘电阻降低，泄露电流增大，从而使得母线差流越限及直流接地等故障发生概率明显增多[2]。

目前在二次设备运行状况下，污秽清扫是维护二次回路正常工作的重要手段之一，而带电机械干清扫容易使浮尘飘散，易引起其他相邻设备的二次污染，致使二次回路的控制、保护误动作，甚至造成一次电网设备的误停役[3]。

根据近3年的生产
统计，温州电网二百多座变电站二次设备的停电清扫维护量平均每月24次，每年多达288次。

随着供电可靠性的要求越来越高，二次设备停电清扫也越来越难以
实现。

为此，研究了使用BU-666绝缘液带电清洗二次设备表面污秽技术的效果，首先
在110 kV模拟变压站（简称模拟变）对保护屏、控制屏、直流屏、所用屏等二次装置进行了带电清洗试验，通过偏光显微镜微观角度观察清洗后的端子表面、导线电缆皮、接触器内部、继电器外壳、板件部分、模块空开、导线铜芯头、装置表面是否有起泡、溶胀、开裂、剥落现象，定性地分析清洗效果，然后分别测量了上述材料清洗前后的表面电阻变化，计算各个装置清洗效果值及清洗效率值，最后结合实时监测的泄漏电流数据计算带电清洗过程中二次回路对地绝缘电阻变化。

试验数据表明，这种绝缘液带电清洗污秽效果显著，且带电清洗过程不影响二次设备的正常运行。

2016年3月在220 kV里洋变电站现场成功开展了浙江电网的首次二次
设备带电清洗作业。

1.1 110 kV模拟变的运行状况
110 kV模拟变建于2008年，采用低电压模拟高电压，低压设备模拟实际变电站中的一次设备，电抗器和电阻器模拟实际的线路及负载。

二次设备结合常规站和综自站的形式，装设有所用屏、直流屏、公用设备屏、3号与4号线路保护屏、2号变压器保护屏、2号变压器保护控制屏、1—4号线路控制屏及综合自动化屏，并配有1台计算机，主要是为二次设备检修人员提供了培训、教学及科研试验实践的场所。

投运至今，二次设备一直在运行并积累了大量的二次污染物。

1.2 二次污秽的粉尘处理
在进行带电清洗之前，首先通过离子中和方式进行粉尘的处理，接入220 V交流电源，连接粉尘回收机，见图1。

利用静电电压测试仪记录110 kV模拟变2号变压器保护屏接线端子排、2号变压器保护屏装置、1号线路控制屏设备空气开关（简称空开）、2号变压器保护控制屏装置等表面的静电值，并通过红外测温仪记录其温度。

使用电子设备静电平衡仪由上至下、从左至右、由内至外向各个位置吹离子风，改变设备表面的静电场及离子电荷的排列方式。

由于电荷单极走向所造成的粉尘聚合粒子或是被电荷极化的尘埃粒子，在正负离子相互中和后失去极性，致使粉尘粒子或尘埃脱落。

此时由于粉尘回收机吸附作用，脱落的粉尘、尘埃立即被吸走，避免其飘散引起其他设备的污染[4]。

表面污秽除了影响二次装置散热积累高温外，还能形成静电电压，即污秽在电解质反应及电磁场、静电场吸附作用下形成相对介质表面稳定的电荷，通过长时间的巩固及积累产生累积静电。

静电电压累积到一定程度则会自行放电，破坏电子器件，表面污秽越严重，其静电值越高[5]。

从表1中可见，交、直流进线表面静电值相对较高，其发热程度和表面污秽相对较为严重，而端子排、装置、继电器、模块表面温度都较低，污秽汇集也相对较少，所以对应的静电值也相对较低。

1.3 二次污秽的带电清洗
处理完粉尘之后，再根据屏柜清扫面积大小，使用喷枪配合清洁喷头，采用BU-
666绝缘液（主要性能参数见表2），应自上而下、从左至右、由内至外地清洗，不留清洗死区死角[6]。

装置、端子、继电器等表面喷入绝缘液，使其各个部件均
匀喷淋湿润。

10～15 min后观察绝缘液对污秽的清洁溶解情况，再更换方位角度充分喷淋，再持续观察10 min左右，对凝固附着在二次设备表面的顽固污秽，尤其是交、直流进线表面发热污秽严重区再次喷洗直至干净为止。

清洗时注意保持液柱及人员与带电部位的安全距离，如果二侧回路绝缘接地时，则不宜进行带电清洗[7]。

在带电冲洗过程中，要关注液柱长度（液柱长度即从喷枪口到带电设备液柱
落点之间的长度），其数值应满足表3要求[8-9]。

2.1 微观角度观察去污效果
在110 kV模拟变的保护屏、控制屏、直流屏、所用屏上经过充分带电清洗后，等待绝缘液挥发2 h，可明显见到端子排、装置、继电器、接触器、空开表面形成油面保护膜，清洗过程和结束后未见任何二次回路告警及装置故障信号。

对端子排表面材料、导线电缆皮、导线铜芯头、装置表面、板件部分、继电器外壳、模块空开、接触器内部使用偏光显微镜观察是否存在起泡、溶胀、开裂、剥落等现象，即观察清洗部件的表面是否被腐蚀溶解。

从图2中可见，右边的清洗后明显比左边未清洗的材料表面颗粒、暗点、污渍更少，几乎清洁，而且表面光洁和亮度更好，说明带电清洗去污清洁效果显著，并且未发现任何起泡、溶胀、开裂、剥落现象，可见BU-666绝缘液对二次设备材料
没有腐蚀作用。

另外，这种绝缘液还具有挥发性[10]。

2.2 各个器件端子表面静电电压及温度值的变化
带电清洗之后，再次利用静电电压测试仪和红外测温仪测量并记录110 kV模拟变各个器件端子。

从表4中可见，通过带电清洗祛除了二次设备表面的粉尘、污秽，各个器件端子静电电压值明显降低，普遍减少至10 V左右。

除此之外，二次设备表面的温度场也随之降低，比室温值仅高4～8℃，现场环境温度为24℃，清洗效
果十分有效。

2.3 二次设备的表面电阻测试
利用高阻计ZC36型分别测试未清洗和带电清洗后的接线端子排、导线电缆皮、装置板件、继电器表面电阻值，测试电压为直流500 V，温度20℃，并分别记录其表面电阻数据变化见表5。

通过表面电阻测试，利用表5的数据计算各部件的清洗效果值和清洗效率值，并绘制图形。

清洗效果值和清洗效率值计算公式：
式中：Q为清洗效果值；Q1为各对应部件未清洗的表面电阻值；Q2为各部件清洗后的表面电阻值；X为清洗效率值；X1为端子排清洗效果值。

从图3、图4中可见，装置板件和继电器的清洗效果最好，因为绝缘液清除了二次设备装置板件和继电器上形成的累积静电，这种静电值对电子器材的危害最大，而装置板件和继电器内部由电子器材组成，所以其清洗效果最好。

清洗之后，二次设备材料表面形成油膜，这种保护膜大大提高了电气绝缘值，不仅恢复二次设备的正常表面阻抗，还形成特殊保护作用，使其长期处在最佳运行状态，所以清洗24 h 后各个器件的表面电阻值没有任何变化。

2.4 漏电流测试
利用漏电流测试仪TCHC2686型实时监测带电清洗110 kV模拟变二次回路中各个器件的对地泄漏电流，测试范围为10 nA～19.9 mA，基本精度2%，该110 kV模拟变的直流系统电压为DC 220 V，见图5。

通过绘制漏电流图形，计算各部件对地绝缘电阻：R=U/I，从图5与6中可见带电清洗过程中，二次回路最大漏电流为0.3 μA，其对应部件的最小绝缘电阻值最少也达到了7.3×108Ω，带电清洗过程对二次回路的绝缘没有影响。

2.5 试验总结
使用BU-666绝缘液带电清洗二次设备时，具有以下3点优势：
（1）该绝缘液对二次设备有明显的去污清洁能力，并且无腐蚀现象，未见起泡、溶胀、开裂、剥落。

绝缘液具有挥发性。

（2）清洗后的二次设备表面电阻值至少提高4倍，而装置板件的清洗效果最好，二次设备表面清洗后的电阻膜长期存在形成电气保护。

（3）在清洗过程对二次回路没有影响。

通过110 kV模拟变二次设备带电清洗试验及相关的电气数据分析确认之后，2016年3月4日—3月10日在220 kV里洋变电站现场对户外220 kV与110 kV侧端子箱以及主控室内保护屏、直流屏、所用屏进行了BU-666绝缘液的二次设备带电清洗作业。

此次带电清洗成功的应用，不仅有效地消除了220 kV里洋变户外端子箱内接线端子间的颗粒、潮气污秽、金属尘埃等污染物，减轻了端子排表面的锈蚀铜绿影响，对主控室内的二次设备积灰去污效果也十分明显，很好地维护了二次回路的正常工作，延长了二次设备使用寿命。

随着电网二次设备的不断发展，电子器件的应用越来越多，智能电网、自动化系统的推广应用使得相关的维护问题日益突出和重要，传统的机械清扫已难以适应电网的发展需求，对于二次设备污秽处理，应形成独特的电力设备带电清洗技术。

采用BU-666绝缘液对温州电网220 kV里洋变电站二次设备进行带电清洗作业，去污效果明显，很好地维护了设备的正常工作，开创了浙江电网二次设备带电清洗的先河。

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